探討AR 技術下船舶顯控界面交互設計范文
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摘要: 針對當前船舶航行過程中，航行狀態界面展示效果不佳，圖像模糊的問題作出研究，提出 AR 技術下船舶顯控界面交互設計方法。結合 AR 技術進行船舶航行狀態的三維圖像模擬，為保障圖像模擬質量，通過改善顯控界面設備性能，完善數據處理功能，提高界面顯控效果。最后通過實驗證實，AR 技術下船舶顯控界面交互設計方法在實際應用過程中具有更高的清晰度，充分滿足研究要求。
關鍵詞：AR 技術；三維圖像；船舶航線；信息交互；顯控界面
0引 言
為了更好保障船舶航行安全，實現在復雜海洋環境下船舶航線的有效控制，結合 AR 技術進行船舶航行信息的有效采集和控制展示。AR 技術作為一種增強現實技術，通過對船舶航行環境和航行狀態進行三維模擬，快速展示出船舶航行圖像，觀察船舶航行過程中的異常狀態，并有針對性的進行顯示和控制處理從而更好糾正船舶航行狀態，提高船舶航行過程中相關設備的有效運行，保證船舶航行信息處理的精確性和有效性[1]。
1艦船顯控界面交互設計
1.1 艦船顯控界面處理功能優化
為保障船舶航行顯控界面的管理效果，對船舶航行過程中的數據處理設備進行優化，從而更好完善顯控界面處理功能。在進行界面交互處理的過程中，可結合 AR 技術進行船舶航線圖像的三維立體展示，通過數據處理器，采集船舶航行信息，并進行數據處理，將采集到的數據進行分組存儲和界面展示，基于AR 技術特征進行三維模擬，實現獨立導航和區域圖像的實時展示處理，將相關設備的功能優勢發揮到最大化，將采集到的信息整合到一個系統界面進行交互處理，從而為使用用戶提供更好的信息展示效果[2]。基于此對船舶顯控界面功能結構進行優化，具體如圖 1所示。基于圖 1 結構進一步進行優化，在進行信息交互顯示處理的過程中，始終以處理器作為中心系統，進行信息處理組合管理，結合計算機顯示界面進行圖像的三維顯示，為保障船舶運行質量，需要進一步對采集到的航行數據進行綜合處理，通過在顯控界面添加輸入接口，利用傳感器進行船舶航行和路線導航信息的傳輸，顯示和控制[3]。為避免信息處理過程中受到干擾問題，需要對船舶航行干擾數據進行剔除處理，并對干擾后的差異信息進行多次迭代和歸一化處理，結合數據融合和 AR 技術進行初始數據的采集模擬，以實現對船舶顯控信息的有效處理，可以最大程度簡化海量信息處理步驟，縮短信息處理時間，同時有效去除噪聲干擾，避免信息處理過程中的誤差影響等問題。
1.2 船舶顯控界面信息處理評估算法
f為保障船舶信息顯控處理的合理性，進一步對信息處理評估算法進行優化，以此保證船舶解控信息處理的安全性。在進行信息處理的過程中，若 表示船舶航行信息標準指標，H 表示船舶航行過程中的安全信息層次結構，W 為信息干擾影響權重，V 為映射數據，則對船舶航行過程中的安全信息數學模型進行描述，具體表達式可記為：S = f /(H + W − V)。 (1)tit j基于上述算法，進一步對船舶顯控信息安全數據進行評估，在進行評估計算的過程中，需要對船舶航行過程中的冗余數據 進行檢測和剔除，在數據處理的過程中， 為遺漏數據，在進行界面交互處理的過程中，對重復數顯的數據 C 進行篩查和刪除處理后進行數據的安全性評估，則可得：E =m∑j=1n∑i=1C f /S(ti - tj)。 (2)基于安全評估結果進行管控處理，在處理過程中，若 m 為船舶航行過程中的干擾數值，n 為三維圖像模擬參數，r 為映射函數，K 為初始參數，則進行一步對船舶航行界面信息的待調整系數進行計算可得：A =1m− n K − Er。 (3)基于調整系數進行修正范圍的固定，選取合適的評價指標構建數據調整，構建評估矩陣。實際綜合評估中，要求評估指標系統結構完備度系數 A>1，才能說明構建的綜合評估指標系統評估結構要素涵蓋了需要進行評估的要素。采用評估指標間重復度統計方法進行大型船舶駕駛室人機界面綜合評估指標系統結構冗余度檢驗：指標系統評估項目集合T，建立駕駛室人機界面評估要素間的對應重疊度 n 維方陣：R =1.0 r12• • • r1nr21 1.0 • • • r2n...... ri jrn1 rn2 • • • 1.0。 (4)在矩陣中，r 為指標要素，基于上述矩陣進行數據的對比評估，明確信息評估指標，以此提高指標評估的準確性和評估效率。基于此對船舶顯控界面信息處理步驟進行優化，具體如圖 2 所示。基于圖 2 步驟進行船舶航行信息的有效采集處理和傳輸顯示，簡化界面信息交互處理步驟，提高界面交互處理的有效性。
1.3 船舶顯控界面交互的實現
為保障船舶顯控界面信息的交互處理效果，需要對海量船舶航行信息管控任務文件進行分類傳輸和存儲處理，并對船舶航行信息進行控制管理。為了提高界面交互效率需要進一步對船舶信息任務節點傳輸管理時序步驟進行完善，具體功能序列如圖 3 所示。基于圖 3 時序步驟，進一步對船舶航行過程中的信息類別進行交互處理，對船舶顯控信息管理要素及處理功能進行優化，具體如圖 4 所示。基于圖 4 體系，進行船舶顯控界面信息的交互處理，提高船舶界面顯控信息的合理布局，保證數據處理精度，提高界面展示的清晰度，快速準確地進行三維信息的展示和糾正管理的研究目標。
2實驗結果分析
為驗證 AR 技術下船舶顯控界面交互設計方法的實際應用效果，進行對比實驗檢測。實驗選取傳統的G I S 界 面 交 互 處 理 技 術 的 進 行 對 比 ， 實 驗 采 用UZI900 主 頻 處 理 器 進 行 數 據 處 理 ， 并 在 Windows2007 顯示器上進行顯示，選取復雜環境進行干擾下的船舶顯控界面信息交互效果對比，并進行記錄，具體檢測結果如表 1 所示。基于表 1 數據進行對比分析可以發現，相對于傳統 GIS 技術下的界面交互處理方法而言，本文提出的基于 AR 技術的船舶顯控界面交互方法在實際應用過程中，其數據交互處理的準確性和交互效率明顯優于傳統方法，且其運行效果也明顯優于期待值，由此證實，該方法具有較高的實用性。進一步對比分析相同環境下 2 種方法的界面顯示清晰度，進行統計，具體檢測結果如圖 5 所示。基于圖 5 檢測結果進行分析可知，相對于傳統的 GIS 方法而言，本文提出的基于AR 技術的船舶顯控界面交互設計方法在實際應用過程中可以更好保障圖像清晰度，且在不同環境下進行多次檢測，且圖像質量相對傳統方法而言都相對更好，可以適應長時間航行的要求。
3結語
為保障船舶航行安全，快速準確檢測船舶航行狀態，提出基于 AR 技術的船舶顯控界面交互設計方法，通過采集船舶航行信息，結合 AR 技術進行三維圖像設計和展示，可以更好提高信息處理質量，保證圖像處理效果，提高船舶航行安全性。
作者：王謹 單位：金陵科技學院
